Ядерное оружие

Производство оружейного урана

Природный уран содержит примерно 0.711% изотопа U-235, необходимого для осуществления цепной реакции деления. Концентрация U-235 в оружейном ура-

не существенно выше и может достигать 90 и более процентов. Промышленно использовавшиеся до настоящего времени методы повышения содержания U-235 основываются на различии масс изотопов U-238 и U-235. В СССР обогащенный уран для оружия производился газодиффузионным, центрифужным и электро¬магнитным методами.
В газодиффузионных установках газ гексафторида урана прокачивается че¬рез специальный фильтр. При одинаковой температуре скорость молекул U-235 выше скорости молекул U-238 и вероятность их просачивания через фильтр вы¬ше. В центрифужных установках разделение изотопов происходит в быстро вращающемся цилиндре за счет комбинированного воздействия центробежной силы и специально организованного противотокового движения газа. В электро¬магнитных установках разделение изотопов основывается на различии радиусов траекторий ионизированных молекул, в состав которых входят атомы U-238 и U-235, при их движении в магнитном поле перпендикулярном плоскости движе¬ния ионов.
Независимо от выбора технологии, одна установка способна увеличить со¬держание U-235 в смеси изотопов только на весьма незначительную величину. Для достижения значительной степени обогащения установки объединяются в обогатительные каскады. Каскады организованы из ступеней —серий обогати¬тельных машин, работающих в параллель друг другу. Обогащенный уран — продукт определенной ступени —является входным сырьем последующей ступе¬ни. Обедненный уран подается в машины более низких ступеней до тех пор пока содержание U-235 в нем не соответствует содержанию U-235 в хвостах (обычно 0.2-0.3% U-235). Работа, совершаемая разделительными установками, измеряется в единицах разделительной работы (ЕРР). Производство 1 кг урана обогащением 90% U-235 требует примерно 200 ЕРР при содержании U-235 в хвостах 0.3%.